Électronique embarquée 1A S6 - EITI

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Électronique embarquée

1A S6 - EITI

F. BERNARD - J. VILLEMEJANE

Cycle Ingénieur - 1ère année - Palaiseau Année universitaire 2017-2018 Version du 15 janvier 2018

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Électronique TP

Calendrier v

Règles de fonctionnement vii

Modalités & Évaluation ix

Thème 4 - Systèmes embarqués 1

.1 En partant de l’application 3

.2 Mesure de vitesse 15

.3 Contrôle de vitesse 21

.4 Utilisations avancées 27

iii

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1A S6 - EITI Laboratoire d’Enseignement Expérimental

Calendrier

Semaine Date Horaire Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Groupe 4 Groupe 5

2

lun. 8 janv. 8h30 MC 1

mar. 9 janv. 8h30 MC 1

mer. 10 janv. 8h30 MC 1

jeu. 11 janv. Remise des synthèses AS Remise des synthèses AS

3

lun. 15 janv. 8h30 MC 2

4 lun. 22 janv. SITES

5

lun. 29 janv. 8h30 MC 3 + exam

6

lun. 5 févr. 8h30 MC 4 + exam

mar. 6 févr. 8h30 MC 2

mer. 7 févr. 8h30 MC 2

7

mar. 13 févr. 8h30 MC 3 + exam

mer. 14 févr. 8h30 MC 3 + exam

jeu. 15 févr. Remise des synthèses Th4 8 lun. 19 févr. VACANCES

9

mar. 27 févr. 8h30 MC 3 + exam

mer. 28 févr. 8h30 MC 4 + exam

10

lun. 5 mars 8h30

mar. 6 mars 8h30 MC 4 + exam

mer. 7 mars 8h30 MC4 + exam

jeu. 8 mars Remise des synthèses Th4 Remise des synthèses Th4

11 jeu. 15 mars Remise des synthèses Th4 Remise des synthèses Th4

Version du 15 janvier 2018.

Il sera mis à jour sur le site EITI / Julien VILLEMEJANE

v

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Règles de fonctionnement

Absences

La présence des étudiant·e·s à toutes les séances de travaux pratiques prévues à l’emploi du temps est obligatoire et impérative. En cas de dif- ﬁculté majeure, si un membre d’un binôme est toutefois absent, l’autre doit venir à la séance et faire le TP. Et, en Optique, chacun des membres du binôme rendra un compte-rendu individuel.

Absence excusée. Justiﬁcatif Le justiﬁcatif d’absence doit être dé- posé au secrétariat, les élèves concerné·e·s doivent aussi prévenir directement les responsables du LEnsE du motif de l’absence (à l’avance, si l’absence est prévisible).

Absence excusée. Rattrapage L’élève doit impérativement prendre contact avec les enseignant·e·s de TP pour étudier la possibilité de rattrapage (suivant la disponibilité des enseignant·e·s, du matériel et des salles). L’élève rattrape alors le TP et :

En optique, l’élève rédige un CR qui sera noté. S’il n’est pas possible de trouver une date de rattrapage suite à une impossibilité du service des TP, le TP ne sera ni rattrapé ni noté (la moyenne sera faite sur les notes restantes). Ce TP restera néanmoins au programme de l’examen et l’étudiant·e pourra être interrogé·e sur ce TP lors de l’examen de TP.

En ETI et ProTIS, la synthèse du thème concerné, rédigée par le binôme, devra contenir des résultats des deux séances indivi- duelles (la séance normale et celle de rattrapage).

Si l’élève refuse la date de rattrapage proposée, il ou elle sera consi- déré·e comme absent·e non excusé·e.

Absence non excusée Toute absence non justiﬁée entraîne :

En optique, un zéro pour la séance et l’impossibilité de travailler sur ce TP avant la période de révision. En cas d’absences répé- tées, le responsable d’année interdira à l’étudiant·e de passer l’examen enﬁn d’année.

En ETI et ProTIS, un zéro pour la note de synthèse concernée.

vii

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Retards

Aucun retard n’est acceptable et en cas de retard important (ou de retards fréquents) d’un·e étudiant·e, celui-ci ou celle-ci se verra refuser l’ac- cès au laboratoire. Les conséquences en seront identiques à celles d’une absence non excusée (voir plus haut).

Plagiats

Le plagiat est le fait de s’approprier un texte ou partie de texte, image, photo, données... réalisé par quelqu’un d’autre sans préciser qu’il ne s’agit pas de son travail personnel. On plagie quand on ne cite pas l’auteur des sources que l’on utilise. Exemples de plagiat :

— Copier textuellement un passage d’un livre ou d’une page Web sans le mettre entre guillemets et/ou sans en mentionner la source.

— Insérer dans un travail des images, des graphiques provenant de sources externes (hors énoncé du TP) sans en indiquer la provenance.

— Utiliser le travail d’un·e autre élève et le présenter comme le sien (et ce, même si cette personne a donné son accord !).

— Résumer l’idée originale d’un auteur en l’exprimant dans ses propres mots, mais en omettant d’en indiquer la source.

— Traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance.

Tout binôme convaincu de plagiat dans un compte-rendu ou une syn- thèse de TP se verra attribuer la note de 0/20 à ce TP ou cette synthèse et encourt les sanctions disciplinaires prévues au règlement intérieur.

Respect du matériel et des locaux

Le LEnsE met à votre disposition une très grande quantité de maté- riel scientiﬁque.

Ces matériels sont très fragiles, sensibles à la poussière, aux traces de doigts, aux rayures, etc. Merci d’en prendre le plus grand soin.

Il est donc formellement interdit d’apporter de la nourriture ou des boissons dans l’ensemble du service (couloirs compris).Merci de veiller aussi à laisser les locaux particulièrement propres (si vos chaus- sures sont sales, retirez-les et laissez-les à l’entrée !)

Pour toute demande d’accès en dehors des séances de TP, vous devez impérativement (et à l’avance) vous adresser au responsable technique du LEnsE, Thierry AVIGNONou à Cédric LEJEUNE(bureau S1.18).

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Modalités & Évaluation

Au cours de chaque semestre, deux notes sanctionnent votre travail :

— Unenote par binômed’évaluation du travail de synthèse,

— Unenote individuelled’examen pratique.

Les notes de travaux pratiques d’ETI du semestre 5 sont prises en compte dans l’unité d’enseignement Traitement de l’information 1 (5N-019-SCI| 8 ECTS). La note de synthèse contribue à 20% à la note ﬁnale de l’unité d’enseignement, celle de l’examen individuel contribue à 15%.Pour le semestre 6, dans l’unité d’enseignementTraitement de l’information 2 (6N-058-SCI|4 ECTS), l’examen contribue à hauteur de 20%

de la note, la synthèse à hauteur de 30%.

1. Cahier de manipulation

Il est indispensable que vous teniez à jour uncahier de manipulation par binôme. Ce cahier est la mémoire de tous les circuits et les mesures que vous avez réalisés. Il vous sera utile pour rédiger les synthèses et pour les séances de TP suivantes, y compris au deuxième semestre ou lors des examens.

Les enseignant·e·s s’assureront que vous disposez bien d’un tel cahier à chaque séance même si il n’est pas évalué, ce document reste un document interne au binôme.

Ce cahier devra prendre la forme d’un espace de travail partagé sur le nuagede l’Institut d’Optique (https://cloud.institutoptique.fr).

Il est important est que chaque membre du binôme puisse ac- céder à l’ensemble des documents lors de chaque séance.

2. Synthèses

Nous attendons de vous dans cette synthèse une véritable analyse des résultats de mesures relevés ou observés en cours de séance.

2.1. Objectifs et contraintes

Pour rédiger une synthèse, il faut toujours partir des objectifs visés et des contraintes imposées, contraintes sur le format, le contenu et aussi sur la date de remise.

ix

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Les objectifs de ce travail de synthèse sont :

1. Améliorer votre compréhension des concepts et de vous approprier les savoirs-faire (pouvoir dire : ça, je sais faire !),

2. vous entraîner à la présentation scientiﬁque, élément qui fait partie à part entière de toute formation scientiﬁque,

3. permettre aux enseignant·e·s de suivre la progression dans les ap- prentissages et d’évaluer par une note le travail effectué et les connaissances acquises.

Des conseils : ce sont les deux premiers objectifs qui doivent être gar- dés en tête lors de la rédaction, la note qui en découle n’est qu’une consé- quence (heureuse !) de leur réussite ! Plus précisément :

1. il faut rédiger la synthèse en imaginant que l’on s’adresse non pas à l’enseignant·e mais à une tierce personne (un·e élève à l’autre bout du monde par exemple) qui souhaite faire les mêmes types d’expériences mais avec un matériel différent.

2. il faut avoir l’ambition d’expliquer et non pas seulement de décrire.

Les contraintes de format sontﬁxées à :

— 4 pages maximum pour chacun des thèmes traités au premier semestre : Outils de l’électronique, Photodétection et Analyseur de Spectre,

— 8 pages maximum pour le thèmeSystèmes embarquésdu deuxième semestre,

au format.pdf, remis après la dernière séance du thème selon le calendrier de la page v.

La contrainte de pages maximum donne des indications du niveau de détails attendu pour les explications, forcément ici limité. La synthèse est donc plus courte que l’ensemble des notes et relevés de mesure pris en séance, le délai donne le temps de trier, organiser et commenter celles-ci.

La problématique à traiter est imposée, elle ne reprend pas forcément l’ensemble des notions abordées, elle n’est divulguée qu’à laﬁn de la der- nière séance.

2.2. Contenu. Structure. Mise en forme.

Peutﬁgurer dans une synthèse tout ce qui peut aider à la réalisa- tion et à la compréhension des phénomènes étudiés : circuit, relevés de mesure, courbes et surtout commentaires. Présenter des erreurs que vous avez commises et la correction que vous avez apportée est aussi tout à fait acceptable !

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2. SYNTHÈSES xi Ne doit pasﬁgurer une courbe ou une image sans légende, le brochage d’un composant, la couleur de la table, etc.

Toute image ou courbe doit être accompagnée d’une légende (titre, axes horizontal et vertical avec unités) et doit être citée dans le corps du texte (s’il n’y a rien à en dire, ce n’est sans doute pas la peine de la faire ﬁgurer !).

Structure du document Le document doit impérativement compor- ter :

— vos noms, avec votre numéro de binôme,

— le titre,

— une ou deux phrases d’introduction,

— une conclusion.

et il doit être paginé (numéros de page/ nombre total de pages).

La contrainte de format doit être suivie ! Suivre les contraintes n’est pas forcément un frein à la créativité, au contraire, cela oblige parfois à explorer d’autres façons de faire, moins évidentes mais plus enrichis- santes !

Quelques conseils dans l’utilisation d’un traitement de texte (Mi- crosoft Word, Libre Ofﬁce Writer ou LateX ou . . .).

— La taille de la police doit être au minimum de 12 pts,

— les marges peuvent être réduites par rapport à celles déﬁnies par défaut par le logiciel,

— l’organisation sous deux colonnes peut permettre d’avoir un texte plus dense,

— utiliser le correcteur orthographique,

— placer desﬁgures dans un tableau de 2 lignes, la 2ème ligne contenant le titre, peut faciliter la mise en page.

Exporter au format.pdf

Word : MenuFichier / Enregistrer sous ...et choisir le format.pdfdans la fenêtre suivante.

Writer: MenuFichier / Exporter au format pdf Dépôt Merci de respecter les consignes suivantes :

— Certiﬁez l’originalité de votre travail en faisantﬁgurer la mention : Nous attestons que ce travail est original, que nous citons en réfé- rence toutes les sources utilisées et qu’il ne comporte pas de plagiat.

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— Vériﬁez que vos noms et le numéro de votre binômeﬁgurent sur la première page de votre compte-rendu avant de la transformer en .pdf.

— Assurez-vous que le nombre maximum de pages est respecté.

— Renommez leﬁchier .pdf selon le format :

G5B12MonNomEtCeluiDeMonBinomeSyntheseAS.pdfpour le bi- nôme 12 du groupe 5.

Les synthèses doivent être déposées sur le site Libres Savoirs aux dates précisées dans le calendrier (page v).

Attention : un point de moins par jour de retard !

2.3. En résumé : checklist

� Les conditions expérimentales des résultats "afﬁchés" sont elles dé- ﬁnies ?

� Les mesures réalisées sont-elles analysées ?

� Les ﬁgures sont-elles analysées ? Si ce n’est pas le cas, sont-elle utiles ?

� Lesﬁgures sont-elles numérotées ?

� Lesﬁgures ont-elles des titres ?

� Les axes desﬁgures sont-ils renseignés ?

� Les noms des auteurs sont-ils écrits ?

� Les pages sont-elles numérotées ?

� Leﬁchier porte-t-il un nom du type :

G5B12MonNomEtCeluiDeMonBinomeSyntheseAS.pdf?

� Leﬁchier est-il au format PDF ?

2.4. Évaluation des synthèses

Une synthèse de qualité répond à la problématique posée sous la forme d’un véritable article scientiﬁque.

Elle répond à la problématique posée si :

— les circuits/schémas/ relevés de mesures donnent des éléments per- tinents en réponse à la problématique.

— les interprétations des résultats sont correctes.

La forme est de bonne qualité si :

— le plan est apparent et pertinent,

— lesﬁgures sont correctement présentées (axes / légendes/ unités) et citées dans le texte,

— elle fournit des données en quantité raisonnable (pas toutes les mesures, mais en nombre sufﬁsant)

— elle suit les consignes de format (noms, plagiat, nombre de pages, introduction, etc.)

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3. CARTES CONCEPTUELLES xiii Une échelle de notation indicative est la suivante :

0/20 Note attribuée en cas d’absence non justiﬁée ou de plagiat.

5/20 Note sanction pour un rendu indigent (une page sans mise en forme ...c’est arrivé !)

8/20 Consignes non respectées. Echelles des graphes systémati- quement manquantes, conditions expérimentales non préci- sées. . . .

11/20 Des informations sont données, présentées correctement maisl’exploitation des mesures est incorrecte.

15/20 Démarche claire avec quelques erreurs d’interprétations. Pré-sentation de bonne qualité.

20/20 Document du niveau d’un article scientiﬁque. Toutes les mesures sont correctes, bien expliquées et exploitées pour ré- pondre à la problématique posée.

3. Cartes conceptuelles

Les cartes conceptuelles demandées ont pour contraintes (outre la question à laquelle elles doivent répondre) d’être lisibles après impres- sion (couleur) sur une feuille A4.

Quelques indications Une carte conceptuelle est de bonne qualité si elle répond à la problématique posée avec

— un choix de “boîtes-concepts” pertinent et en nombre raisonnable (entre 5 et 15)

— des liens entre les concepts utilisant des verbes d’action, et donnant une information correcte

— une organisation graphique (disposition, couleur des boîtes, sens de lecture multiples) donnant du sens,

— une exploitation des mesures réalisées pour argumenter.

Évaluation Une échelle de notation indicative : Boîtes-concepts :

A Intitulés cohérents avec la problématique et en nombre raisonnable

B nombre ou intitulé des boîtes mal choisi C nombre et intitulé des boîtes mal choisi Liens :

A tous présents (avec verbe) et tous corrects B quelques liens manquants ou incorrects

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C Peu de liens utiles ou justes Structure :

A Utilisation de codes de couleur et de forme clairs et utiles, lecture facile de la carte. Répond à la problématique.

B De bonnes idées mais ensemble pas abouti.

C Uniforme et/ou illisible.

Illustrations :

A Des résultats de mesures et des schémas de circuits illustrent la carte et aident à comprendre.

B Peu d’illustrations utiles.

C Aucun résultat ou schéma.

4. Examen individuel

Un examen pratique a lieu chaque semestre. Il dure une heure et teste vos capacités expérimentales :

— maîtrise du matériel de laboratoire,

— protocoles et précautions pour des mesures simples,

— choix raisonné de composants.

Il n’est pas demandé de compte-rendu de manipulation. Vous avez ac- cès aux synthèses et à votre cahier de manipulation.

Vous serez convoqué·e·s en demi-groupe selon le calendrier de la page v. Une échelle de notation indicative est la suivante :

0/20 Note attribuée en cas d’absence non justiﬁée

5/20 Pas de circuit ni de mesure réalisé, même avec aide.

8/20 Une mesure réalisée avec aide.

11/20 Un circuit et/ou mesure réalisé(es), avec aide. Quelques er-reurs dans les explications.

15/20 Circuits et mesures réalisés de manière autonome. Quelqueserreurs dans les explications.

20/20 Ensemble des circuits et mesures réalisés de manière autonome dans le temps imparti. Explications pertinentes données à l’oral.

5. Points de pénalité

Des points de pénalité peuvent être attribués sur les notes de syn- thèses aux binômes n’ayant pas rangés leur poste de travail à l’issue des séances de TP.

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1A S6 - EITI - Thème 4

Systèmes embarqués

A travers ce thème, vous allez découvrir le monde dessystèmes embar- quéset desmicrocontrôleurs.

Pour cela, vous allez apprendre à piloter un moteur à courant continu(organe mécanique de base dans tout système mobile), incluant la mise en œuvre d’un microcontrôleur, d’un étage de puissance et d’un afﬁcheur LCD.

Objectifs

• Utiliser et optimiser une application simple d’électronique embar- quée sur un microcontrôleur :

� Utiliser les entrées/sorties numériques ;

� Utiliser les entrées analogiques ;

� Mettre en œuvre les interruptions externes ;

� Mettre en œuvre les timers matériels ;

• Réaliser une interface homme-machine simple pour piloter un sys- tème industriel.

Préparation

Les différents énoncés de ce thème possèdent des questions notéesPx à préparer avant chaque séance.

Rendu

Carte conceptuelle (Mind Map) et synthèse dont les sujets vous seront divulgués lors de la quatrième séance.

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Documentation

Doc16F5013 PIC16F1503 Data Sheet. Microchip. Disponible sur S:\TP EITI\Theme4.

TutoMPLABX Tutoriel du logiciel MPLABX. Disponible sur chaque table et sur Libres Savoirs.

DocMPLABX MPLABX IDE User’s Guide. Microchip. Disponible sur Libres Savoirs.

DocXC8 XC8 User’s Guide. Microchip. Disponible sur Libres Savoirs.

Tutoriaux

Pour vous aider sur certains points, destutorielsont été mis en place.

Vous les trouverez en ligne à l’adresse suivante :

http://hebergement.u-psud.fr/villemejane/eiti/ dans la rubrique : Tutoriaux > Microcontroleurs

> Microcontroleurs industriels

> Microcontroleurs MICROCHIP PIC16F.

Vous pouvez également trouver quelques informations dans les tutoriels de 2A, sur le même site, mais dans la rubrique :

ProTIS > Tutoriels "A la carte".

Carte d’étude

Dans le cadre de ces TP, vous serez amenés à utiliser une carte de développement réalisée par le LEnsE, dont voici le brochage.

FIGURE1 – Brochage du PIC16F1503 de la carte d’étude

Le schéma complet est fourni dans le tutoriel MPLABX, ainsi qu’en ﬁgure .1.5, page 9.

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1A S6 - EITI Thème 4 - Séance 1

En partant de l’application

Cette première séance de TP est consacrée à ladécouverte des mo- teurs à courant continuqui équipent un grand nombre d’applications industrielles et "grand public" : transports électriques, chaines de produc- tion, drones...

Dans une première partie, nous nous intéresserons au fonctionne- ment de ces moteursaﬁn de découvrir la meilleure façon de lescontrô- ler.

Dans une seconde partie, nous prendrons en main un microcontrôleur de type industriel, organe servant essentiellement au contrôle en temps réeld’un système via des broches de communi- cationspéciﬁques.

Sommaire

1 Étude du moteur à courant continu . . . . 5

1.1 Alimentation à tension constante . . . 5

1.2 De l’optique pour mesurer la vitesse . . . 6

1.3 Commande numérique . . . 7

1.4 Commande en puissance . . . 7

2 Découverte des microcontrôleurs PIC16F . . . . 9

2.1 Fichiers sources et ressources . . . 10

2.2 Prise en main de MPLABX . . . 10

2.3 Interface Homme-Machine . . . 12 3

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Après cette séance, vous serez capables de :

• identiﬁer les paramètres importants sur un moteur à courant continu,

• alimenter unmoteur à courant continu,

• utiliser la suite logicielleMPLABX,

• générer un programme simple pour unmicrocontrôleurde la fa- mille des PIC

• conﬁgurer et utiliser les entrées/sorties numériques de ce mi- crocontrôleur

• mettre en microcontrôleur uneinterface homme-machinesimple

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1. ÉTUDE DU MOTEUR À COURANT CONTINU 5

1. Étude du moteur à courant continu

Nous allons, avant tout, nous intéresser à la charge que nous allons vouloir contrôler : un moteur électrique à courant continu (DC motor) de la société PHILIPS/AIRPAX. Sa référence est 9904-120-52405. Il est distribué par le revendeurRadiosparessous la référence336-337.

ATTENTION

La tension appliquéeVmot, entre les broches M+ et M- du moteur (broches jaune et verte), ne devra pas dépasser6 V.

1.1. Alimentation à tension constante

On se propose d’alimenter cette charge à l’aide d’une alimentation continue.

A

V

com.

Moteur

I

_mot

V

_mot

FIGURE.1.1 – Câblage du moteur à courant continu et d’un multimètre

M� Alimenter le moteur à l’aide d’une alimentation continue ﬁxée à V_mot= 5 V.

M� Placer le multimètre aﬁn de pouvoir relever à la fois la tension aux bornes du moteur et le courant le traversant (voirﬁgure .1.1).

M� Relever la valeur du courant.

M� Faire varier la tension d’alimentation du moteur entre0et6 V.

Q1 Que se passe-t-il lorsque la tension aux bornes du moteur change ?

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1.2. De l’optique pour mesurer la vitesse

Une fourche optique placée sur la maquette du moteur a pour réfé- renceHOA0901Transmissive encoder sensor de la société Honeywell.

FIGURE.1.2 – Principe et schéma interne de la fouche optiqueHOA0901 Seule la sortie A de la fourche associée au moteur est connectée.

M� Alimenter cette fourche optique à l’aide d’une tension continue de 5 V.

M� Visualiser et relever la tension de sortie de cette fourche optique.

Q2 Comment calcule-t-on la vitesse de rotation du moteurΩmot? M� Relever la caractéristiqueΩ_mot =f(V_mot)pour des tensions d’alimentation du moteurV_motcomprises entre0et5 V.

Q3 Comment peut-on alors faire varier la vitesse de rotation d’un moteur à courant continu ?

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1. ÉTUDE DU MOTEUR À COURANT CONTINU 7

1.3. Commande numérique

Une autre solution pour piloter ce type de charge, ayant un temps de réponse long (pour un moteur, essentiellement dû sa grande inertie), est d’utiliser des signaux modulés en largeur d’impulsion (voir ﬁ- gure .1.3).

temps Vmot

Thaut

T V_CC2-

FIGURE.1.3 – Principe de la modulation de largeur d’impulsion

Ce principe a déjà été étudié dans les travaux pratiques du premier semestre.

M� Appliquer sur le moteur, à l’aide d’un GBF, un signalVmotrectan- gulaire, de fréquence100 Hz, de valeur minimale0 V et de valeur maxi- male5 V.

Q4 Pourquoi le moteur ne tourne-t-il pas ?

1.4. Commande en puissance

Pour pouvoir pallier à ce problème, nous allons utiliser untransistor de puissance, ici un IRF540N ou un BS170 (voir avec l’enseignant), comme le montre le montage de laﬁgure .1.4.

M� Câbler le montage de laﬁgure .1.4, avecR= 12 kΩetVCC = 6 V.

M� Appliquer un signal carré de fréquence100 Hz, de rapport cyclique 50% et d’amplitude 0−5 V sur la broche G du transistor IRF540N (ou BS170) à l’aide d’un GBF. On pourra utiliser la sortieSYNCdu GBF.

M� Visualiser à l’oscilloscope lasortie de la fourche optiquesur la voie 1 et la sortie du GBF sur la voie 2.

Q5 Que se passe-t-il sur le moteur ?

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FIGURE.1.4 – Montage de puissance pour MCC

M� Modiﬁer alors le rapport cyclique du signal appliqué sur l’entréeG du transistor.

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2. DÉCOUVERTE DES MICROCONTRÔLEURS PIC16F 9

2. Découverte des microcontrôleurs PIC16F

Aﬁn de pouvoir contrôler la vitesse de rotation du moteur sans passer par des générateurs basse fréquence, nous allons nous intéresser à présent à la mise en œuvre d’un microcontrôleur. Pour cela nous allons utiliser une carte déjà précablée contenant un microcontrôleur de type PIC16F1503, dont le schéma est donné ci-dessous enﬁgure .1.5.

FIGURE.1.5 – Schéma de la carte d’étude développée par le LEnsE On rappelle également par la correspondance entre les broches du composant et l’application associée.

FIGURE.1.6 – Brochage du PIC16F1503 de la carte d’étude

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2.1. Fichiers sources et ressources

REMARQUE

L’ensemble desﬁchiers utilisés lors de ce thème sont dans le ré- pertoireS:\TP EITI\Theme4\Sources.

M� Copier ce répertoire dans votre espace de travail surU:\.

Ce répertoire contient :

• Ressources: répertoire contenant les bibliothèques que vous uti- liserez par la suite :

— lcd.h / lcd.c: écran LCD

— spi.h / spi.c: liaison SPI

• Sources: répertoire contenant lesﬁchiers sources que vous serez amenés à étudier au cours des différentes séances

• PIC16F1503_vf.pdf : documentation technique du PIC16F1503 dont sont tirées les pages mentionnées dans lesﬁchiers

• TutorielMPLABX_v100ans.pdf:Tutoriel de prise en main du logiciel et de la carte d’étude (disponible également au format papier sur les paillasses).

2.2. Prise en main de MPLABX

A travers cette expérience, vous serez amené à découvrir l’environnement de développement MPLAB X, spéciﬁque aux microcontrôleurs développés par Microchip, ainsi que la programmation en langage C de ce type de composant.

M� Créer un projet intituléTP01.Xà l’aide de MPLABX pour un mi- crocontrôleur de type PIC16F1503 (qui est le composant présent sur la carte d’étude), en suivant le chapitre II.1 du tutoriel pour MPLABX.

Nous utiliserons par la suite un programmateur de type ICD3.

M� Connecter le programmateurICD3avec la carte de développement (sans oublier de l’alimenter), en suivant lesparagraphes I.3 et I.4.2du tutoriel pour MPLABX.

M � Ajouter le programme 00_IDE_main.c au projet précédent, en suivant leparagraphe II.1.2du tutoriel pour MPLABX.

M� Ajouter également leﬁchierconfig.hau projet précédent.

M� Compiler le programme et le téléverser sur le microcontrôleur en suivant lesparagraphes II.3 et II.4du tutoriel.

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2. DÉCOUVERTE DES MICROCONTRÔLEURS PIC16F 11 Q7 En analysant ce qu’il se passe sur la carte de développement lors de l’appui sur un bouton poussoir et en vous aidant des pages indiquées en commentaire du code ainsi que lechapitre II.5du tutoriel pour MPLABX, expliquer ce que fait ce programme. Quel est en particulier l’intérêt de la bouclewhile(1)?

Q8 Comment peut-on écrire le code contenu dans la bouclewhile(1) plus simplement ?

M� Modiﬁer ce programme pour allumer la seconde LED sur la carte à l’aide du second bouton-poussoir.

Q9 A quoi sert la fonctionDELAYintroduite dans ce code ?

M� Créer unfichier 01_DELAY_main.c dans le projet précédent (en suivant le paragraphe II.1.2 du tutoriel MPLABX). Vous devrez égale- ment retirer le précédentfichier.cdu projet : cliquer droit sur lefichier à retirer, puis sélectionner l’optionRemove from project.

M� Concevoir un programme qui fasse clignoter la LED1 à une fré- quence de2 Hz.

M� Modiﬁer ce programme pour que l’appui sur un bouton-poussoir modiﬁe la fréquence de2 Hzquand le bouton est relâché à0.5 Hzquand le bouton est appuyé.

Q10 Le temps de réponse de ce système (lors de l’appui sur le bouton- poussoir) est-il constant ?

Q11 Que se passe-t-il si :

— vous retirez le connecteur de l’ICD3 ?

— vous débranchez puis rebranchez l’alimentation de la carte ?

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2.3. Interface Homme-Machine

On souhaite à présent utiliser un écran LCD pour pouvoir réaliser une interface Homme-Machine simple. Pour cela, nous allons utiliser un

écran LCD de type DOGM 163 de Electronic

Assembly. Il comporte 3 lignes de 16 caractères, relié au microcontrôleur par l’intermédiaire d’une liaison SPI. Le codage utilisé est de l’ASCII, codé sur 8 bits.

M� Connecter l’écran LCD à la carte de développement, en suivant le paragraphe I.4.2 du tutoriel MPLABX.

Une bibliothèque, composée desﬁchiers lcd.h et lcd.c(répertoire S :/TP EITI/Theme4/Ressources), vous est fournie et contient les fonctions suivantes :

void initLCD_DOG(void) pour initialiser le module LCD (liaison SPI et module d’afﬁchage) ;

clearLCD(void) pour effacer l’ensemble de l’écran LCD ;

setPosition(char ligne, char colonne) pour positionner le curseur sur l’écran LCD ;

void writeLCD(char c) poru afﬁcher un caractère à la position du curseur sur l’écran LCD ;

void writeStrLCD(char c[], char ligne, char colonne) pour afﬁcher une chaine de caractère à une position particulière de l’écran LCD.

Cette bibliothèque nécessite également la bibliothèquespi.h / spi.c pour contrôler la liaison SPI entre le microcontrôleur et l’écran LCD.

M� Ajouter le programme02_LCD_main.cà votre projet. Vous devrez également retirer le précédent ﬁchier .cdu projet : cliquer droit sur le ﬁchier à retirer, puis sélectionner l’optionRemove from project.

M� Ajouter lesﬁchiers associés aux deux bibliothèques mentionnées précédemment à votre projet.

M� Compiler le programme et téléverser-le.

Q12 Qu’afﬁche l’écran LCD ? A quoi servent les différentes lignes de ce programme ?

Q13 La bouclewhile(1)est-elle nécessaire ?

(27)

2. DÉCOUVERTE DES MICROCONTRÔLEURS PIC16F 13 M� Ajouter une variable nomméecompteurde typeint, qui s’incré- mente à chaque appui sur l’un des deux bouton-poussoirs.

M� Afﬁcher la valeur de cette variable sur l’une des lignes de l’écran LCD avec une chaine de caractère du type : "CPT = val ". Vous pouvez utiliser la fonctionsprintf() de la bibliothèquestdio.h.

Q14 A quelle vitesse s’incrémente cette variable ? Comment peut-on modiﬁer le programme précédent pour que chacune des valeurs s’afﬁche ?

On souhaite détecter les changements de niveau (les fronts) sur le bouton. Pour la détection de front on propose un exemple de code sur le listing .1.1

Listing .1.1 – Programme d’exemple pour la détection de front 1 new_a = bouton ;

2 i f( ( new_a == 1) && ( old_a != new_a ) ) {

3 c ++;

4 }

5 old_a=new_a ;

Q15 Cet exemple correspond-il à une détection de front montant ou descendant ? Sur quelle variable ?

M� Modiﬁer le programme pour détecter un front montant sur le bouton- poussoir que vous avez choisi.

Q16 Que se passe-t-il à présent ?

M� Connecter à présent la sortie de la fourche optique à l’entréeRA4 de la carte. Les broches à connecter sont indiquées sur la photographie de laﬁgure .1.7.

M� Modiﬁer le programme pour qu’il incrémente la variablecompteur à chaque front montant surRA4.

Q17 Que se passe-t-il à présent ?

(28)

masse

RA4 FIGURE.1.7 – Connexions sur la carte

(29)

Mesure de vitesse

Après avoir découvert le microcontrôleur et ses fonctionnalités de base (entrées/sorties numériques) et élaboré uneinterface homme machine simple, nous allons, durant cette séance, voir comment nous pouvons nous servir de ce système de base pourmesurer la vitesse de rotation du moteur.

Après cette séance, vous serez capable de :

• mettre en œuvre uneroutine d’interruption,

• conﬁgurer et utiliser lesinterruptions externes,

• paramétrer le module degestion du temps(timer)

Sommaire

1 Mesure de la vitesse de rotation . . . 16

2 Interruptions . . . 16

3 Gestion du temps . . . 18

4 Interruptions multiples . . . 19

5 Mesure et afﬁchage de la vitesse . . . 20

15

(30)

1. Mesure de la vitesse de rotation

On se propose durant cette séance d’analyser les signaux fournis par la fourche optique associée au moteur à courant continu, étudié lors de la séance précédente, aﬁn de récupérer la vitesse de rotation de l’arbre du moteur.

P1 A partir des signaux obtenus lors de la précédente séance, expliquer dans les grandes lignes l’algorithme que nous devrons utiliser pour mesurer la vitesse de rotation du moteur et permettre de l’afﬁcher sur l’écran LCD.

P2 Est-il possible de réaliser ce programme à l’aide des fonctionnalités déjà étudiées du microcontrôleur ? Expliquer.

2. Interruptions

Le mode de fonctionnement vu lors de la séance précédente, où l’on vient scruter les entréesdans la boucle inﬁnie (modepolling) dans le programmemainn’est pas efﬁcace pour les programmes temps réel.

Aﬁn de pouvoirinteragir plus rapidementavec son environnement et prendre en compte desévènements extérieurs, les microcontrôleurs sont dotés d’une capacité à interrompre l’exécution d’un programme pour se détourner vers une fonction particulière à exécuter lors de l’arrivée d’un évènement extérieur. On appele cela uneinterruption.

Pour cela, le microcontrôleur possède plusieurs entrées particu- lières qui permettent d’interrompre le programme principal. Plusieurs autres modules du microcontrôleur (timers, ADC¹...) peuvent également venir interrompre l’exécution du programme principal.

2.1. Interruptions externes

Nous allons nous intéresser dans cette partie aux broches notéesIOC qui permetttent d’interrompre le microcontrôleur via des événements externes (front montant ou/et descendant sur une broche du composant).

Nous allons plus particulièrement nous intéresser à la brocheRA2sur lePIC16F1503, associée au bouton-poussoirSW2sur la carte d’étude.

P3 En vous aidant du schéma de la carte d’étude donné enﬁgure .1.5, quelle est la valeur au repos appliquée sur la brocheRA2? A quoi sert la résistanceR2associée ?

1. Analog to Digital Converterou convertisseur analogique-numérique

(31)

2. INTERRUPTIONS 17

2.2. Structure du programme

On se propose dans un premier temps d’analyser et de tester le programme contenu dans leﬁchier source03_INT_main.c. Il va nous permettre de voir quellestructuredoit avoir un programme écritpour gé- rer des interruptions externes.

M� Créer un projet intituléTP02.Xà l’aide de MPLABX pour un mi- crocontrôleur de type PIC16F1503, en suivant le chapitre II.1 du tutoriel pour MPLABX. Nous utiliserons par la suite un programmateur de type ICD3.

M� Ajouter leﬁchier03_INT_main.cà ce nouveau projet.

Q1 Que fait ce programme ? A quel moment est appelée la fonctionvoid prog_interruption(void)?

Cette fonction particulière est appeléeroutine d’interruption.

Q2 A quel rythme est pris en compte l’appui sur le bouton-poussoir connecté surRA2? Qu’est-ce qui est amélioré par rapport à la séance pré- cédente ?

M� Modiﬁer le programme précédent pour qu’il incrémente une variable entière nomméecompteurà chaque appui surSW2et l’afﬁche sur l’écran LCD.

M� Modiﬁer le programme précédent pour qu’il décrémente cette même variable à chaque appui surSW1et l’afﬁche sur l’écran LCD.

Q3 L’appui sur les bouton-poussoirs est-il pris en compte instantané- ment ?

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3. Gestion du temps

Un des principaux challenges des systèmes embarqués vient du fait qu’ils soient capables d’exécuter leurs tâches dans un temps im- parti. On parle alors de systèmes"temps réel".

En dehors des fonctions de type delay, qui monopolisent le proces- seur, les microcontrôleurs possèdent des modules spéciﬁques de gestion du temps : lestimers, qui générent des interruptions à intervalle régu- lier.

3.1. Principe du timer TMR0

On se propose ici d’étudier l’un de ces timers matériels, nomméetimer 0 ouTMR0. Le schéma de principe est donné enﬁgure .2.1.

FIGURE.2.1 – Schéma du timer matériel TMR0

Le timer TMR0 est un compteur 8 bits qui s’incrémente à chaque front montant de l’horloge d’entrée et produit undébordementlorsqu’il repasse de sa valeur maximale (ici 255) à 0. Il génére alors une interruption détectable surTMR0IFdu registreINTCON.

L’horloge d’entrée de ce compteur est également paramétrable : on peut ainsi choisir l’oscillateur interne ou une entrée extérieure. On peut également utiliser unpré-diviseurpour réduire la fréquence en entrée du compteurTMR0, les chronogrammes de ces différents fonctionnements sont indiqués sur laﬁgure .2.2.

La relation qui relie la fréquence des interruptions sur le timerTMR0 et la fréquence d’oscillation (dans le cas du choix de l’oscillateur interne) est la suivante :

fTMR0 =F_OSC

4 · 1

2⁸·PREDIV

oùF_OSCest la fréquence choisie pour l’oscillateur interne (voir registre OSCCON) et PREDIV la valeur choisie pour le prédiviseur.

(33)

4. INTERRUPTIONS MULTIPLES 19

TCY temps

Hor

Sans prédivision TMR0

255−

T255

Avec prédivision par 4 TMR0

255−

T255

FIGURE.2.2 – Chronogrammes d’un timer avec ou sans prédivision de fréquence d’horloge. La période de l’horloge est notéeTCY, elle correspond à 4 périodes de l’oscillateur interne (dans le cas du choix de l’oscillateur interne) .

M� Ajouter leﬁchier04_TMR_main.cau projet précédent.

M� Mesurer à l’aide d’un oscilloscope la fréquence de clignotement de laLED1.

Q4 Cette fréquence est-elle en adéquation avec celle conﬁgurée dans ce programme ?

Q5 Comment est modiﬁée la routine d’interruption par rapport au programme précédent ? (03_INT_main.c)

M � Modiﬁer ce programme pour obtenir une fréquence de clignotement d’environ100 Hzsur laLED1.

4. Interruptions multiples

Il est possible de combiner plusieurs types d’interruptions : externes, timers... dans une même application. On peut ainsi prendre en compte des évènements extérieurs (appui sur des bouton-poussoirs) en même temps que répéter une tâche à intervalle régulier.

(34)

M� A partir des exemples précédents, créer une application qui permettent de modiﬁer la fréquence de clignotement de laLED2 par appui sur les bouton-poussoirs SW1etSW2. L’appui surSW1permettra de faire clignoter laLED2à la fréquence d’environ 100 Hz et l’appui surSW2à la fréquence d’environ 400 Hz.

M� Compiler le programme et le téléverser.

M� Tester le bon fonctionnement de votre application.

5. Mesure et afﬁchage de la vitesse

L’objectifﬁnal de cette séance est de réaliser l’afﬁchage de la vitesse de rotation du moteur à l’aide d’un écran LCD.

M� En combinant les interruptions externes et le timer, concevoir un programme qui permet de compter un nombre d’impulsions sur l’entrée RA4dans un temps donné et calibré.

Q6 Comment peut-on utiliser ce programme pour afﬁcher la vitesse de rotation du moteur ?

M� Afﬁcher la vitesse de rotation du moteur en tour/min sur l’écran LCD.

(35)

Contrôle de vitesse

Le système que l’on cherche à concevoir doit permettre de contrôler la vitesse de rotation du moteur à l’aide du microcontrôleur, aﬁn de s’affran- chir des générateurs de signaux.

Pour cela, nous allons utiliser un potentiomètre dont nous préléve- rons la tension de sortie à l’aide d’uneentrée analogiquedu microcon- trôleur. Cette entrée analogique est ensuite associée à un convertisseur analogique-numérique de 10 bits que nous mettrons en œuvre.

La valeur convertie servira ensuite pour paramétrer le rapport cyclique d’un signal modulé en largeur d’impulsion, qui sera généré par le modulePWMdu microcontrôleur.

Après cette séance, vous serez capable de :

• ccquérir unsignal analogiqueet le traiter numériquement

• paramétrer le modulePWMpour générer des signaux modulés en largeur d’impulsion

Sommaire

1 Acquérir un signal analogique . . . 22 2 Sorties modulées en largeur d’impulsion . . . 23 3 Système complet . . . 26

21

(36)

1. Acquérir un signal analogique

Aﬁn de pouvoir utiliser le signal analogique sortant d’un potentio- mètre, il est nécessaire de le convertir en numérique. Pour cela, le

PIC16F1503dispose d’un convertisseur analogique-numérique(CAN ouADC - Analogic-to-Digital Converter) de 10 bits. Il est possible de sé- lectionner une des8 entrées analogiques, notéesANx(de AN0àAN7), pour être convertie par le CAN.

Sur la carte d’étude, seules les entrées AN3¹ et AN5² sont reliées à circuits à base de potentiomètres, dont la sortie peut évoluer entre 0 et 5 V.

P1 À partir de la documentation technique du microcontrôleur (section 15 et registres 15-1 à 15-7), déterminer quels sont les registres qui permettent de conﬁgurer le convertisseur analogique-numérique (voir aussi TD11 ETI, semestre 1).

M� Créer un projet intituléTP03.Xà l’aide de MPLABX pour un mi- crocontrôleur de typePIC16F1503, en suivant le chapitre II.1 du tutoriel pour MPLABX. Nous utiliserons par la suite un programmateur de type ICD3.

M� Créer unﬁchier05_ADC_main.cà ce nouveau projet.

On souhaite par la suite récupérer la tension présente sur le potentio- mètreRV1connecté sur la brocheRC1correspondant à l’entrée analogique AN5.On se propose d’étudier la fonction suivante :

1 void initADC (void) { 2 TRISCbits . TRISC1 = 1;

3 ANSELCbits .ANSC1 = 1;

4

5 ADCON0bits .CHS = 5;

6 ADCON1bits .ADFM = 1;

7 ADCON1bits .ADPREF = 0b00 ; 8 ADCON1bits .ADCS = 0b011 ; 9 ADCON0bits .ADON = 1;

10 }

1. Jumper J2 connecté - void Tutoriel MPLABX 2. Jumper J1 du côté de la sortie LCD

(37)

2. SORTIES MODULÉES EN LARGEUR D’IMPULSION 23 Q1 Expliquer ce que fait cette fonction.

M� Recopier la fonctionvoid initADC(void)dans votreﬁchier source principal.

M� Ecrire un programme qui permette de convertir toutes les100 ms la tension présente sur le potentiomètre et d’afﬁcher la valeur convertie sur l’écran LCD.

Q2 Quelles sont les valeurs minimale et maximale afﬁchées ?

M � Modiﬁer le programme pour afﬁcher la tension associée à cette valeur sur l’écran LCD.

2. Sorties modulées en largeur d’impulsion

Aﬁn de pouvoir commander l’étage de puissance associée au moteur, nous allons utiliser le principe de modulation de largeur d’impulsions (ou PWM) disponible sur ces microcontrôleurs.

2.1. Principe de fonctionnement

La fonction PWM des PIC16F1503est la combinaison de 2 périphé- riques :

— le timerTMR2(commandé par l’horloge interne) ;

— un comparateur.

Un signal rectangulairede périodeﬁxéepar le registre PR2est produit avec unrapport cycliquepouvant être réglé grâce aux registres PWMxDCHetPWMxDCL.

FIGURE.3.1 – Principe de la sortie modulée sur les microcontrôleurs PIC. (Source documentation constructeur)

(38)

Letimerva servir à générer unsignal de modulationde forme tri- angulaire (compteur binaire) quiﬁxe lafréquence(ou période) du signal de sortie.

Le comparateurva en permanence comparer ce signal de modulation à un valeur deréférencepermettant deﬁxer lerapport cyclique du signal de sortie.

La période de sortie du module PWM est donnée par la formule suivante :

PPWMx= (PR2+ 1)· 4

F_OSC ·PREDIVTMR2

Q3 Avec une fréquence d’oscillation F_OSC de2 MHz, quelle doit être la valeur de prédivision à conﬁgurer sur le timerTMR2ainsi que la valeur du registrePR2pour obtenir une fréquence de sortie du PWM de1 kHz?

Le rapport cyclique est donné par la relation suivante : DCPWMx= PWMxDCH:PWMxDCL

4·(PR2+ 1)

Q4 Quelle est la valeur maximale que peut prendre l’ensemble PWMxDCH:PWMxDCLpour avoir un rapport cyclique compris entre 0 et 1 ? Quelle doit être la valeur de PWMxDCH:PWMxDCL pour avoir un rapport cyclique de 0,5 ?

Pour modiﬁer le rapport cyclique du module PWM1, on propose la fonction suivante, qui prend en paramètre une valeur comprise entre 0 et 100 :

1 void changeDC1 (char val ) {

2 int temp = ( val ∗ 4 ∗ (PR2 + 1 ) ) / 100;

3 PWM1DCL = temp << 6;

4 PWM1DCH = temp >> 2;

5 }

Q5 Quelle est la valeur maximale que peut prendre la variabletemp? Que permettent de faire les lignes3et4?

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2. SORTIES MODULÉES EN LARGEUR D’IMPULSION 25

2.2. Mise en œuvre

On souhaite, dans un premier temps, conﬁgurer la sortiePWM1du composant. Pour cela, on utilise la fonction suivante :

1 void initPWM1 (void) {

2 TRISCbits . TRISC5 = 0; / / PWM1 3

4 PWM1CONbits.PWM1EN = 1;

5 PWM1CONbits.PWM1OE = 1;

6 PWM1CONbits.PWM1POL = 0;

78 PR2 = 31;

9 changeDCPWM1( 0 ) ;

10 T2CONbits .T2CKPS = 0b10 ; 11 T2CONbits .TMR2ON = 1;

12 }

Q6 À partir du chapitre22.1et des registres22-1,22-2et22-3, expliquer ce que fait cette fonction. On supposera que la fréquence d’oscillation du microcontroleur sera de2 MHz(qu’il faudra penser à conﬁgurer...) M� Créer unﬁchier06_PWM_main.cque vous ajouterez à votre projet.

M� Recopier les fonctionsvoid initPWM1(void)etvoid changeDC1(char val)dans votreﬁchier source principal.

M� Tester ces deux nouvelles fonctions en visualisant le signal de la sortiePWM1à l’aide d’un oscilloscope.

Q7 Comment peut-on faire pour obtenir un signal nul à l’aide de ce principe ?

M� Modiﬁer le programme pour que le rapport cyclique du signal mo- dulé surPWM1soit commandé par la position du potentiomètreRV1.

M � Tester votre application en vériﬁant que le rapport cyclique du signal de la sortiePWM1 soit bien modiﬁé en fonction de la position du potentiomètreRV1.

(40)

2.3. Pilotage du moteur

Le système que nous venons de développer doit à présent permettre de piloter le moteur à courant continu vu dans la première séance de TP.

M � Recâbler le moteur et le composant IRF540N (voir séance 1 du thème 4 -ﬁgure .3.2).

M� Connecter la sortiePWM1de la carte d’étude à l’entréeGdu tran- sistorIRF540Npilotant en puissance le moteur (voirﬁgure suivante).

FIGURE.3.2 – Montage de puissance pour MCC avec un microcontrôleur

M� Tester votre application.

3. Système complet

On souhaiteﬁnalement pouvoir piloter la vitesse du moteur à l’aide d’une sortie modulée du microcontrôleur et afﬁcher la vitesse de rotation sur l’écran LCD.

M � A l’aide des différents exemples réalisés au cours des trois pre- mières séances de ce thème, proposer une application qui puisse remplir ce cahier des charges.

M� Tester votre application.

M� Ajouter la possibilité de commander l’allumage et l’extinction du moteur à l’aide d’un bouton-poussoir.

FELICITATIONS !!!

Vous venez de réaliser votre première application embarquée !

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Utilisations avancées

Dans cette dernière séance, vous découvrirez, en fonction des projets que vous aurez choisi, despossibilités plus avancéesavec les micro- contrôleurs : communication inter-systèmes, utilisation de capteurs nu- mériques...

En fonction de votre projet, vous allez pouvoir choisir parmi les diffé- rents sujets suivants :

Sommaire

1 Moteur à courant continu / Pont en H . . . 28

2 Liaison SPI / DAC externe . . . 29

3 Liaison SPI / Mémoire externe . . . 29

4 Accéléromètre analogique ADXL335 . . . 29

5 Liaison RS232 / Communication inter-système . . . 29

Certains de ces sujets sont uniquement disponibles en ligne : http://hebergement.u-psud.fr/villemejane/eiti/ dans la rubrique : Tutoriaux > Microcontroleurs

> Microcontroleurs industriels

> Microcontroleurs MICROCHIP PIC16F.

27

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1. Moteur à courant continu / Pont en H

On se propose à présent de réaliser le pilotage d’un autre moteur à courant continu, de typePOLOLU POL3239, vendu par la sociétéLextronic (référence : POL3239), dans les deux directions à l’aide d’un microcontrô- leur et de ses sorties PWM.

Ce moteur possède un encodeur de979,62 impulsions/révolutionet les caractéristiques suivantes :

• Dimensions: diamètre 25 mm / longueur 62 mm (arbre 4 mm avec méplat)

• Poids: 98 g

• Réduction: 1 :20,4

• Alimentation: 6 à 12 V

• Vitesse à vide: 370 rpm pour 12 V

• Courant à vide: 200 mA pour 12 V

• Courant en charge: 2,1 A pour 12 V

• Couple: 3 kg.cm pour 12 V

Le brochage du moteur est donné dans laﬁgure suivante :

Plutôt que d’utiliser le montage .. du premier TP de ce thème, consti- tué d’un seul transistor de puissance (et ne permettant alors que le pilotage du moteur dans un seul sens de rotation), on s’intéresse à présent au contrôleur de puissanceL293DNE(référence1470423chez Farnell). On appliquera sur ce composant les tensions suivantes :VCC2 = 9 V(alimentation de puissance) et VCC1 = 5 V(alimentation de commande - niveau TTL).

M� Câbler le montage en utilisant les broches1Yet2Yvers chacune des broches de puissance du moteur (nommée MOT+ et MOT-).

M� Connecter l’entrée2Aà la masse et l’entrée1,2ENà5 V.

M� Appliquer un signal carré de fréquence100 Hz, de rapport cyclique 50%et d’amplitude0−5 Vsur la broche1AduL293DNEà l’aide d’un GBF.

On pourra utiliser la sortieSYNCdu GBF.

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2. LIAISON SPI / DAC EXTERNE 29 M� Visualiser à l’oscilloscope la sortie de la fourche optique sur la voie 1 et l’entrée1Asur la voie 2.

M� Modiﬁer alors le rapport cyclique du signal appliqué sur l’entrée 1A.

M� Inverser à présent les signaux sur les entrées1Aet2AduL293DNE.

Q3 Dans quel sens tourne à présent le moteur ? Expliquez alors le principe de fonctionnement duL293DNE.

On va à présent appliquer des signaux PWM sur les entrées1Aet2A à l’aide du microcontroleur.

M� Réaliser un programme qui génère deux signaux PWM (de même fréquence) dont les rapports cycliques seront controlés par un potentio- mètre et la direction (fonctionnement de l’une ou de l’autre des sorties PWM) sera modiﬁée par l’appui sur un bouton-poussoir (ou 2 différents, selon vos envies).

M� Vériﬁer vos signaux à l’oscilloscope, avant de les appliquer sur les entrées1Aet2Adu L293D.

Électronique embarquée 1A S6 - EITI